Asosiy elektr energiyasiTexnologiya

Termodinamika, u nima va uning qo'llanilishi

Termodinamika - bu energiyani o'rganishga asoslangan fan. Termodinamik jarayonlar har kuni kundalik hayotda, uylarda, sanoatda energiya o'zgarishi bilan sodir bo'ladi, masalan, konditsioner uskunalari, muzlatgichlar, avtoulovlar, qozonxonalar va boshqalar. Energiya sifati va miqdori o'rtasidagi bog'liqlikni o'rnatadigan to'rtta asosiy qonunlarga asoslanib, termodinamikani o'rganish muhim ahamiyatga ega.

Termodinamika qonunlarini osonlikcha tushunish uchun quyida keltirilgan ba'zi asosiy tushunchalardan boshlash kerak, masalan, energiya, issiqlik, harorat va boshqalar.

Sizni maqolani ko'rishga taklif qilamiz Vatt qonunining kuchi (dasturlar - mashq)

Vatt qonunining kuchi (ilovalar - mashq) maqola muqovasi
citeia.com

Termodinamika

Biroz tarix:

Termodinamika jarayonlarda energiya almashinuvi va o'zgarishini o'rganadi. 1600-yillarda Galiley shisha termometr ixtiro qilingan va suyuqlik zichligi va uning harorati bilan bog'liq bo'lgan bu sohada tadqiqotlar olib borishni boshladi.

Sanoat inqilobi bilan issiqlik, ish va yoqilg'ining energiyasi o'rtasidagi munosabatlarni bilish, shuningdek, 1697 yildan Tomas Saveryning bug 'dvigateli bilan ishlaydigan fan sifatida paydo bo'lgan termodinamikani bug' dvigatellarining ishlashini yaxshilash bo'yicha tadqiqotlar olib borilmoqda. Termodinamikaning birinchi va ikkinchi qonunlari 1850 yilda o'rnatildi. Joule, Kelvin, Clausius, Boltzmann, Carnot, Clapeyron, Gibbs, Maksvell va boshqalar kabi ko'plab olimlar ushbu fanning rivojlanishiga o'z hissalarini qo'shdilar, "Termodinamika".

Termodinamika nima?

Termodinamika - bu energiya o'zgarishini o'rganadigan fan. Dastlab issiqlikni quvvatga aylantirish qanday o'rganilganligi sababli, bug 'dvigatellarida ushbu yangi fanni nomlash uchun yunoncha "termos" va "dinamis" so'zlari ishlatilib, "termodinamika" so'zi shakllangan. 1-rasmga qarang.

Termodinamika so'zining kelib chiqishi
citeia.com (1-rasm)

Termodinamik qo'llanmalar

Termodinamikani qo'llash sohasi juda keng. Energiyaning o'zgarishi inson tanasidan oziq-ovqat hazm qilish bilan birga mahsulot ishlab chiqarish uchun ko'plab sanoat jarayonlariga qadar bo'lgan ko'plab jarayonlarda sodir bo'ladi. Uylarda termodinamika dazmollarga, suv isitgichlariga, konditsionerlarga va boshqalarga qo'llaniladigan qurilmalar mavjud. Termodinamikaning printsiplari, shuningdek, elektr stantsiyalari, avtomobillar va raketalar kabi turli sohalarda qo'llaniladi. 2-rasmga qarang.

Termodinamikaning ba'zi foydalanish usullari
citeia.com (2-rasm)

Asoslari Termodinamika

Energiya (E)

O'zining holatini yoki holatini o'zgartirish orqali o'zgartirilishi mumkin bo'lgan har qanday moddiy yoki nomoddiy jism yoki tizimning mulki. Shuningdek, u materiyani harakatga keltirish salohiyati yoki qobiliyati sifatida belgilanadi. 3-rasmda siz ba'zi energiya manbalarini ko'rishingiz mumkin.

Energiya manbalari
citeia.com (3-rasm)

Energiya shakllari

Energiya turli xil shakllarda, masalan, shamol, elektr, mexanik, atom energiyasi va boshqalar. Termodinamikani o'rganishda kinetik energiya, potentsial energiya va jismlarning ichki energiyasidan foydalaniladi. Kinetik energiya (Ec) tezlik bilan, potentsial energiya (Ep) balandlik bilan va ichki energiya (U) ichki molekulalarning harakati bilan bog'liq. 4-rasmga qarang.

Termodinamikada kinetik, potentsial va ichki energiya.
citeia.com (4-rasm)

Issiqlik (Q):

Issiqlik energiyasini har xil haroratda bo'lgan ikki jism o'rtasida o'tkazish. Issiqlik Joule, BTU, funt-fut yoki kaloriya bilan o'lchanadi.

Harorat (T):

Bu har qanday moddiy ob'ektni tashkil etuvchi atomlar yoki molekulalarning kinetik energiyasining o'lchovidir. Bu ob'ektning ichki molekulalarining qo'zg'alish darajasini, uning issiqlik energiyasini o'lchaydi. Molekulalarning harakati qanchalik katta bo'lsa, harorat oshadi. U Selsiy, Kelvin, Rankin yoki Farengeyt darajalari bilan o'lchanadi. 5-rasmda ba'zi bir harorat o'lchovlari orasidagi ekvivalentlik keltirilgan.

Ba'zi taqqoslashlar va harorat o'lchovlari.
citeia.com (5-rasm)

Termodinamik tamoyillar

Energiya o'zgarishini termodinamikada o'rganish to'rtta qonunga asoslanadi. Birinchi va ikkinchi qonunlar energiya sifati va miqdori bilan bog'liq; uchinchi va to'rtinchi qonunlar esa termodinamik xususiyatlarga (harorat va entropiya) bog'liqdir. 6 va 7-rasmlarga qarang.

Termodinamikada energiya bilan bog'liq qonunlar.
citeia.com (6-rasm)

Termodinamikaning birinchi qonuni:

Birinchi qonun energiyani tejash printsipini o'rnatadi. Energiyani bir tanadan ikkinchisiga o'tkazish yoki boshqa energiya shakliga o'tkazish mumkin, lekin u doimo saqlanib qoladi, shuning uchun energiyaning umumiy miqdori doimo o'zgarmas bo'lib qoladi.

Termodinamik xususiyatlarga oid qonunlar
citeia.com (7-rasm)

Konkida uchish rampasi energiyani tejash qonunining yaxshi namunasidir, bu erda energiya yaratilmaydi yoki yo'q qilinmaydi, lekin boshqa turdagi energiyaga aylanadi. Faqatgina tortishish kuchi ta'sir qilganda, 8-rasmdagi kabi skater uchun biz quyidagilarga majburmiz:

  • Lavozim 1: Skater rampaning yuqori qismida bo'lganida, u balandligi tufayli ichki energiya va potentsial energiyaga ega, ammo u harakatsiz bo'lgani uchun uning kinetik energiyasi nolga teng (tezlik = 0 m / s).
  • Lavozim 2: Skater rampadan pastga siljiy boshlagach, balandligi pasayib, ichki energiya va potentsial energiyani kamaytiradi, lekin uning kinetik energiyasini oshiradi, chunki uning tezligi oshadi. Energiya kinetik energiyaga aylanadi. Skater rampaning eng past nuqtasiga (2-pozitsiya) etib kelganida, uning potentsial energiyasi nolga teng (balandlik = 0m), u rampadan pastga tushish paytida eng yuqori tezlikni oladi.
  • Lavozim 3: Rampa ko'tarilgach, skeyter tezligini yo'qotadi, kinetik energiyasini pasaytiradi, lekin balandlik ortishi bilan ichki energiya va potentsial energiya ko'payadi.
Termodinamikada energiyani tejash.
citeia.com (8-rasm)

Termodinamikaning ikkinchi qonuni:

Ikkinchi qonun energiya "sifati" bilan bog'liq bo'lib, energiyani konvertatsiya qilish va / yoki uzatishni optimallashtirishda. Ushbu qonun haqiqiy jarayonlarda energiya sifati pasayish tendentsiyasini belgilaydi. "Entropiya" termodinamik xususiyatining ta'rifi kiritilgan. Ikkinchi qonunning bayonotlarida, qachon sodir bo'lishi mumkinligi va qachon bo'lmasligi mumkin, hatto birinchi qonun bajarilishini davom ettirsa ham. 9-rasmga qarang.

Issiqlik uzatish hissi.
citeia.com (9-rasm)

Nolinchi qonun:

Nol qonuni shuni ko'rsatadiki, agar uchinchisi bilan muvozanatdagi ikkita tizim ular o'zaro muvozanatdadir. Masalan, 10-rasm uchun agar A C bilan, C esa B bilan termal muvozanatda bo'lsa, u holda A B bilan termal muvozanatda bo'ladi.

Termodinamikaning nol qonuni
citeia.com (10-rasm)

T.ning boshqa tushunchalariermodinamika

Tizim

Koinotning qiziqadigan yoki o'rganadigan qismi. 11-rasmdagi kofe chashkasi uchun "tizim" bu issiqlik energiyasining uzatilishini o'rganish mumkin bo'lgan chashka (kofe) tarkibidir. 12-rasmga qarang. [4]

Termodinamik tizimning tizimi, chegarasi va muhiti.
citeia.com (11-rasm)

Atrof muhit

Bu o'rganilayotgan tizimga tashqi koinotning qolgan qismi. 12-rasmda kofe chashka kofe (tizim) ni o'z ichiga olgan "chegara" deb hisoblanadi va kosadan (chegara) tashqarida bo'lgan narsa tizimning "muhiti" dir.

Termodinamik muvozanatni tushuntiradigan termodinamik tizim.
citeia.com (12-rasm)

Termodinamik muvozanat

Tizimning xususiyatlari aniq belgilangan va vaqt o'tishi bilan farq qilmaydigan holat. Tizim issiqlik muvozanati, mexanik muvozanat va kimyoviy muvozanatni taqdim etganda, u "termodinamik muvozanatda" bo'ladi. Muvozanatda tizim tashqi agent ta'sir qilmasa, uning holatini o'zgartira olmaydi. 13-rasmga qarang.

Termodinamik muvozanat
citeia.com (13-rasm)

Qabul qilingan

Tizimlar o'rtasidagi o'zaro ta'sirlarga yo'l qo'yadigan yoki to'sqinlik qiladigan shaxs. Agar devor moddalarning o'tishiga imkon bersa, u o'tkazuvchan devor deb aytiladi. Adiabatik devor - bu ikki tizim o'rtasida issiqlik uzatishga imkon bermaydigan devor. Devor issiqlik energiyasini uzatishga imkon berganida, diatermik devor deb ataladi. 14-rasmga qarang.

Termodinamik tizim devori
citeia.com (14 rasm)

Natijalar

Energiya - bu moddani harakatga keltirish qobiliyati. Buni uning holatini yoki holatini o'zgartirish orqali o'zgartirish mumkin.

Termodinamika - bu jarayonlarda energiya almashinuvi va o'zgarishini o'rganadigan fan. Energiya o'zgarishini termodinamikada o'rganish to'rtta qonunga asoslanadi. Birinchi va ikkinchi qonunlar energiya sifati va miqdori bilan bog'liq; uchinchi va to'rtinchi qonunlar esa termodinamik xususiyatlarga (harorat va entropiya) bog'liqdir.

Harorat - bu tanani tashkil etuvchi molekulalarning qo'zg'alish darajasining o'lchovi, issiqlik esa har xil haroratda bo'lgan ikki jism o'rtasida issiqlik energiyasining o'tkazilishi.

Termodinamik muvozanat tizim bir vaqtning o'zida issiqlik muvozanati, mexanik muvozanat va kimyoviy muvozanatda bo'lganda bo'ladi.

Rahmat: Ushbu maqolani ishlab chiqish uchun biz ushbu maslahatga ega bo'lish sharafiga muyassar bo'ldik Ing. Marisol Pino, sanoat asboblarini boshqarish va boshqarish bo'yicha mutaxassis.